煤炭气化工艺学-第四章-气化炉

按照燃料在气化炉 内的运动状况
移动床(又叫固定床) 沸腾床(又叫流化床) 气流床 熔融床
生产操作压力
常压气化炉 加压气化炉
排渣方式
固态排渣气化炉 液态排渣气化炉
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《煤炭气化工艺学》
一、基本概念
4、煤气的种类
空气煤气 混合煤气 水煤气 半水煤气
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以空气作为气化剂生产的煤气
气能力大
⑤将煤炭气化过程和发电联合起来的生产技术越 幅度提高。
势
来越受到各国的重视并巳建成不同规模的生产厂
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《煤炭气化工艺学》
4-1 气化炉概述
基本概念 气固相反应 气化的几个重要过程 煤炭气化过程的主要评价指标 气化炉分类
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《煤炭气化工艺学》
一、基本概念
1、气化炉：进行煤炭气化的设备叫气化炉。 2、气化炉分类
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《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤的 干燥
煤的 热解
煤的 反应
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三、气化的几个重要过程
煤的干燥过程，实质上是水分从微孔中蒸发的过程。
煤 的 干 燥
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煤的干燥过程：理论上应在接近水的沸点下进行，但实际生 产中，和具体的气化工艺过程及其操作条件又有很大的关系
加煤系 统
煤时的密封问 题。
应部分
①作用:保证了炉内料层
高度的稳定，同时也保证
气化炉的组成
了气化过程连续稳定地进 行.
②问题：对移动床而言，
由于炉箅(气化剂的分布
装置)和排灰系统结合在
一起，气化剂的均匀分布
排灰系统
和排灰操作是生产上较为 重要的两个问题。
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气固相反应
控制步骤 2020/11/7
①气化剂向燃料颗粒表面的外扩散过程； ② 气化剂被燃料颗粒的表面吸附； ③ 吸附的气化剂和燃料颗粒表面上的碳进
行表面化学反应； ④生成的产物分子从颗粒表面脱附下来； ⑤产物分子从颗粒的表面通过气膜扩散到
气流主体。
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二、气固相反应
平衡常数kp如下： Kp=(Pco*PH2)/PH2O
最大限度地转化为符合用户要求的优质煤气。
②由于煤炭气化过程是在非常高的温度下进行的，为了保护炉体而加设内璧衬里
或加设水套也是非常必要的。水套一方面可以起到保护炉体(也包要括考炉虑内煤的入布炉煤
器或搅拌装置)的作用，同时可以吸收气化区的热量而生产蒸汽，后该的部分分布蒸和汽加可
以作为气化时需用的蒸汽而进入气化炉内。 气化反
二、气固相反应
气当化气剂流以速较度小继的续速增度大通，过颗床粒层之时间．的气空体隙
经开过始固在增体气大颗化，粒炉床堆内层积，膨时物胀所，形质高成基度的本增空上加隙以，，两床床种层相态 出内 称 程 上，上到运流化固固是部在会这所部一动体，体定连加气存 另 的流有时以的定剧带即故颗床续人(在 外 固化部的燃称颗限烈出固称粒。进、床分床， 是 体料为粒度，，体时为静对行形阶粒层是一 固 如气被时但床颗的移止气的成段度相而以是 相 灰化气，仍层粒床动不化，的称，较当被缓气 即 渣流颗然的具层床动炉燃灰剂气如小于称慢相 燃 等托粒逗这有称较，而料擅)果的一为固和的起被留种了流为这言连从即 料 。流颗个气速气相，全在状流化合时，续底空 和 工速粒气流度化反流部床态体床理的由从部气 燃 业进被流床向时应体托层叫的。。床于气连一带输。、 料 上下形流起内固特。层气化续步出送气氧 把移速，而体性一化炉的成增流设动化气这增颗不流，般过的排的大化备，后、种加粒被态这煤，床，形水反将，因气成蒸应，
以空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气的混合物 作为气化剂，生产的煤气
将空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气分别交替 送入气化炉内间歇进行生产的煤气
气体成分经过适当调整(主要是调整含氮气 的量)后，生产的符合合成氨原料气的要求 的煤气
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一、基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所，首要考虑的问题是如何在低消耗的情况下，使煤
气化炉类型
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二、气固相反应
气流床：进入气流 床时，由于大量颗 粒被带出床外，床 层压降急剧下降。
三种床层中的压降 和传热
固定床的压力降主要是由 于流体和固体颗粒之间的 摩擦，以及流体流过床层 时，流道的突然增大和收 缩而引起的，随流速的增 大而成比例地增大，经过 一个极大值后．床层进入
以K—T炉 为例，20 世纪50年
代是双嘴
炭
减少设备尺寸，降低氧耗，提高碳的转化率。 炉，20世
气 化 技
③气流床和流化床技术日益发展，扩大了气化 煤种的范围。
纪70年代 采用了双 嘴和四头 八嘴，以
术 的
④提高气化过程的环保技术，尽量减少环境
及后来设 计的六个 头的气化
发
污染。
炉等，使
展
得单炉产
趋
定义：正逆反应速度相等时， 化学反应就达到动态平衡。例 如对如下吸热反应
C+O2→CO2
化学平衡
影响因素：1、T--吸热反应，提高 温度有利于化学反应向生成产物的 方向进行；对于放热反应，则降低 温度有利于向生成产物的方向进行。
影响因素： 2、P--对反应后体积增加(即分子 数增加)的反应，随着压力的增加， 产物的平衡含量是减少的；反之， 对于体积减少的反应加压有利于产 物的生成。
煤炭气化工艺学-第四章-气化炉
2020/11/72007-8-15
兰州石化职业技术学院石化系 无机化工教研室
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
熟悉熔融床气化 炉结构、气化工 艺流程及工艺参
数
知识目标
掌握气化用煤的种 类、气化炉的种类 及结构、工艺流程、
工艺参数等
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了解我国工业上常用 的气化炉及各种气化
炉的比较
《煤炭气化工艺学》
能力目标
会判断实际用煤 作为气化原料的 优劣、会流利的 讲述常用气化炉
的工艺流程
能掌握我国 气化用煤的 特性、常用 的气化炉形 式、用途等
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会解释一些实际 操作过程常出现 的问题及会分析 影响操作的因素
《煤炭气化工艺学》
世 界 煤
①增大气化炉规模，提高单炉制气能力。 ②提高气化炉的操作压力，降低压缩动力消耗，
流态化阶段。
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流化床：在流态化阶段，床层的 压降保持不变，基本等于床层的 重量，把这个极大值称临界流化
速度。
《煤炭气化工艺学》
二、气固相反应
均相反应与非均相反应
均相反应：气相中的反应。如CO与H2O 的反应等。
非均相反应：气固相的反应。如碳的燃 烧反应、水蒸气与炽热的碳之间的反应 等。